目前,碳纤维树脂基复合材料由于其高强度、高硬度、高韧性而受到广泛关注。它的综合性能主要由碳纤维、树脂和二者的界面粘接状态三要素决定。其中作为树脂基体与碳纤维之间应力传递的纽带,界面粘接状态从根本上决定复合材料的受力行为,良好的界面相互作用才能有效的分散、传递复合材料所承受的载荷,使得碳纤维的增强作用得以充分发挥。然而,碳纤维本质上是一种微晶石墨材料,表面光滑,具有与碳类似的强化学惰性,与基体树脂浸润性差,形成界面作用力弱,严重影响了碳纤维树脂基复合材料整体优异性能的实现。因此,如何对碳纤维表面进行处理,改善碳纤维的表面浸润性,是树脂基碳纤维复合材料研究中的重点和热点。目前备受关注的石墨烯,具有一系列优异性能,如:巨大的比表面积和优异的力学性能等,这些特性使得其可以提高纤维与树脂基体的接触面积并能有效地传递载荷。本论文首先利用化学气相沉积法在在硅片及碳纤维表面上生长出垂直于纤维表面三维堆叠的多层石墨烯片(也称为石墨烯墙)。并研究了石墨烯墙的性质,石墨烯墙之间并非孤立存在,在石墨烯墙的底部有一层无定形碳薄膜连接。它的存在能改变基底的润湿性,并最终呈现出亲油憎水性,同时其具有极好的吸光性能。生长出的石墨烯墙不仅具有稳定坚固的多孔结构,大的比表面积,极好的物理化学稳定性和高的导电率等,还具有开放的边界结构,较高的边缘密度和氧化程度,这些特性使石墨烯墙能充分浸润树脂基体,形成坚固的“榫卯结构”,增大界面间相互作用。另一方面,石墨烯墙与碳纤维表面可以形成强有力的π-π共轭结构,能够有效地传递界面作用力。然后研究了环氧树脂的固化条件,确定固化工艺为60℃/1h+88℃/1h+115℃/1h。接着成功将环氧树脂与长有石墨烯墙的碳纤维复合。根据理论分析及实验室自身条件,选用单纤维断裂法来研究石墨烯墙对碳纤维/环氧树脂的界面剪切性能(IFSS)的影响。从扫描电镜测试中发现:复合材料界面破坏时表现为石墨烯墙与环氧树脂界面失效,从实验上证实了石墨烯墙与碳纤维间优异的界面结合力。最终通过实验测得:石墨烯墙的引入使得界面性能提高173%。最后,在碳纤维表面生长出不同结构的石墨烯墙,并研究了结构对IFSS的影响规律。结果表明:石墨烯墙的片长密度随着石墨烯墙厚度的不断增加而呈非线性增长趋势(从拟合方程中看出是二次非线性关系)。碳纤维界面剪切强度随石墨烯墙的厚度和片长密度的增加而先增加后逐渐平稳。